黄土高原城市综合管沟设计研究——以庆阳市为例

刘 军

（兰州市项目投资评审中心，甘肃 兰州 730030）

1 国内外城市综合管沟发展经验和趋势

综合管沟起源于欧洲，1833年法国巴黎在系统地规划排水网络的同时，开始兴建综合管沟。1861年英国开始在伦敦修造了宽12ft、高7.6ft综合管沟。德国1890年开始在汉堡建造综合管沟。瑞典斯德哥尔摩市地下有综合管沟30 km。俄罗斯的地下综合管沟也相当发达，莫斯科有130 km的综合管沟。此外，其他发达国家也有计划地建设综合管沟工程。日本国土狭小，城市用地紧张，更加注重地下空间的综合利用，综合管沟在日本开始兴建于1958年，1963年日本颁布了《综合管沟实施法》。到1981年末，日本全国综合管沟总长约156 km，按照规划到21世纪初日本全国综合管沟总长度达到 526 km，而且日本在 1963年颁布了《综合管沟实施法》，并在1991年成立了专门的综合管沟管理部门，负责推动综合管沟的建设工作。美国和加拿大虽然国土辽阔，但因城市高度集中，城市公共空间用地矛盾十分尖锐。美国纽约市的大型供水系统，完全布置在地下岩层的综合管沟中。加拿大的多伦多和蒙特利尔市，也有很发达的地下综合管沟系统。国外进入综合管沟的工程管线有电力电缆、电信电缆 、燃气管线、给水管线、供热管线和排水管线等。另外，日本等国家也将管道化的生活垃圾输送管道敷设在综合管沟内。

我国于 1958年在北京天安门广场敷设了1条1 076 m的综合管沟，1977年配合“毛主席纪念堂”施工，又敷设了1条500 m的综合管沟。大同市自1979年开始，在 9座新建的道路交叉口敷设了综合管沟。1994年底，在上海浦东新区初步建成了国内第一条规模较大，距离较长的综合管沟，为国内推行综合管沟的建设开了先河。该沟体为钢筋混凝土结构，其横断面形状为矩形，由燃气室和电力室两部分组成。燃气室为单独一孔室，内敷设燃气管道；电力室则敷设 8根 35 kV电力电缆，18孔通信电缆和给水管道。综合管沟还建造了相当齐全的安全配套设施，有排水系统、通风系统、照明系统、通信广播系统、闭路电视监视系统、火灾检测报警系统、可燃气体检测报警系统、氧气检测系统、中央计算机数据采集与显示系统。2002年 10月 25日，在上海市松江新城三新路与通源路口，开工建设了1个路口综合管沟示范工程。该工程形成了“开”字型路口综合管沟。2002年上海市嘉定区安亭新镇综合管沟全长约5.78 km，标准断面尺寸为2.40m×2.40m，形成了“日”字型结构体系。综合管沟内敷设有电力电缆、通信电缆、广播电视电缆、供水管道及燃气管道等，其中燃气管道敷设在综合管沟上部的专用沟槽内。综合管沟内设有消防系统、供电照明系统、仪表监控系统、排水系统、通风系统以及安保系统等，是目前国内正在建设的第一条网络化综合管沟工程。目前，国内越来越多的城市开始着手综合管沟建设的试验，正在建设的广州大学城的主要道路下也采用了综合管沟。近几年济南、杭州等城市开始着手研究用市场机制开发建设城市地下管线综合管沟的可行性研究。浙江省的嘉兴市在开发秀洲新区过程中，也提出了建设综合管沟的计划。台湾省已经建成了比较发达的综合管沟网络，先后制定了《共同管道法》、《共同管道法实施细则》、《共同建设管线基金收支保管及运用办法》、《综合管沟建设及管理经费分摊办法》等多个法规和条例，推动综合管沟的建设。国内进入综合管沟的工程管线有电力电缆、电信电缆、给水及供热管线。大同市进人综合管沟的工程管线有 DN 300以下的给水和排水管线及少数电信电缆管线，并规划放进电力电缆。

2 庆阳市概况

庆阳市位于黄土高原的西端，属黄河中游内陆地区，又因地处甘肃省东部，习称“陇东”。北部与宁夏回族自治区银南地区和陕西省榆林地区接壤，南部与陕西省咸阳市、铜川市和甘肃省平凉地区接界，东部与陕西省延安地区相邻，西部与宁夏回族自治区固原地区毗邻。介于东经106°45'～108°45'与北纬 35°10'～37°20'之间，东西横跨208 km，南北纵贯207 km，总面积2.7万km2。东倚子午岭，北靠羊圈山，西接六盘山，东、西、北三面隆起，中南部低缓，全境呈簸箕形状，故有“陇东盆地”之称。这里地势北高南低，海拔相对高差1 204 m，北部最高处马家大山为2 089 m，南部最低处政平河滩为885 m。中南部分布着数十条塬面，其中面积在6 700 hm2以上的大原有12条，平畴沃野，土地肥美，是农作物主产区。

庆阳市西峰区是庆阳市政治、经济、文化、科技、教育中心，2010年末常住人口251.27万人，其中：城镇人口61.96万人，乡村人口189.31万人。根据《陇海-兰新地带（甘肃段）城镇体系规划》，西峰区作为陇东经济区中心城市，规划为中等城市。庆阳市市区总面积23 km2，包括老城区和新区两部分。庆阳市老城区道路由北环路、解放路、东西大街、安定路、真宁路5条东西向道路，西环路、南北大街、长庆路、九龙路4条南北向道路构成城市的道路骨架。其中，北环路、西环路、九龙路、真宁路和东、西、南、北大街在城市总体规划中确定为城市主干道，其它几条道路为次干道。目前城市市政管线的主要类型有：城市给水管道、城市污水管道、城市雨水管道、城市热力管道、电力、电信管线及有线电视管线。市区敷设供水管网 20.7 km、排水管道 26.6 km、供气管网29 km、供热管网13.5 km、弱电管道23.8 km；城市给水管道、污水管道、雨水管道、热力管道的敷设方式主要采用直接埋地敷设，城市电力管线主要采用架空敷设，电信管线采用穿管埋地敷设，有线电视采用杆上架空敷设。

3 庆阳市新区九龙南路综合管沟建设的需求

3.1 地下空间利用及旧有管线的基本现状

3.1.1 缺乏总规，管线布置混乱

由于各专业部门根据自身需要进行建设，管线建设缺乏统一规划,使城市道路与管线不能同步施工，使道路不断重复开挖，开挖过程中又会对其它已建好的管线意外损坏，造成停水、停电、停气、通讯信号中断等事故。

3.1.2 统一管理差，信息滞后

地下管网等各类地下工程建设缺乏地下空间规划的指导和控制。管道投资建成后，由于专业部门自我管理维护，地下管线信息得不到共享，易造成信息不畅。

3.1.3 管线耐久性差，易老化

由于地下水，以及管道浅埋后长期受上部动载影响的原因，管道易损坏，造成供水管网失水。

3.2 庆阳市建设综合管沟的适应性

庆阳市抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，所属设计地震分组为第三组。由于综合管沟整体刚性度大，有利于城市的抗震。日本阪神地震的抗震防灾经验表明,由于各种管线设施在综合管沟内，即使受到强烈的地震，也能将灾害控制在最小范围内。综合管沟能避免直埋敷设管道的缺点。综合管沟将各种管线建造在一个隧道空间内，避免了路面的反复开挖、降低了路面的维修保养费用，保证了交通的通畅；避免了对居民出行的影响和对环境的污染；保证城市生命线的安全运行，提高管线的耐久性及使用寿命；减少架空线对城市景观的破坏，有效利用城市空间，节约城市用地；具有防灾功能，地震发生时，确保生活基础设施的正常运转，增强了城市的防灾抗灾能力。

庆阳市区九龙南路城市道路工程，南起南五路，北至真宁东路，总长度4 091.764 m，路幅宽度为50 m，三幅路断面。道路沿线范围地质状况良好，利于综合管沟设施的建设，在设计和施工的技术方面均无特殊疑难问题，道路沿线筑路材料和运输条件具备。综合管沟的设计年限通常会达到50～75 a，因此综合管沟的规划设计应考虑一定的弹性空间作为将来新纳入管线的空间。综合管沟是城市地下空间开发的重要内容，综合管沟的规划建设应与其它地下设施协调以实现地下空间的合理高效开发。目前庆阳市新区还未进行系统的地下规划，因此，考虑到将来地下空间开发的需求，尽量集约化利用地下空间，为将来地下空间的综合开发预留空间。随着新区的规划和九龙南路道路的完成，综合管沟可预留发展空间，做到规划、建设的同步性。因此，从技术上讲修建该工程是可行的，也是十分必要的。

4 综合管沟建设方案

4.1 建设规模和内容

庆阳市新区九龙南路综合管沟位于九龙南路道路东西两侧人行道下，沿道路南北向布置。道路东侧管沟内布置给水管道、供热管道，西侧管沟内布置强电、弱电电缆。管沟北起真宁东路交叉口，南至南五路交叉口，两侧管沟总长8 182 m，全线相交道路15处，其中主干道5处，支路10处；相交九龙南路过街管沟29个，相交主地下综合管沟10处。建设内容包括：综合管沟土建、照明、电缆支架。

4.2 综合管沟标准断面

综合管沟设计为条形钢筋混凝土结构，基础采用槽型开挖，东侧管沟布置给水管道及供热管道，西侧管沟内布置强电、弱电电缆。两侧综合管沟均为矩形断面，内部设计空间有2.0m×2.0 m，局部为2.0 m×2.6 m。为促进城市的可持续发展，综合管沟的设计使用年限按50 a需求设计。

4.3 综合管沟特殊断面

4.3.1 材料投入口设计

综合管沟内的管线铺装是在综合管沟本体土建完成之后进行，所以必须预留材料的投入口，同时材料投入口也是今后综合管沟内管线维修、更新的投放口。材料投放口按长度为6 m的管材设计，其设置间隔为290 m，共设投料孔30个，并根据道路景观等因素进行必要的调整。

4.3.2 检查井

共设检查井40个，主要供维修、检修作业人员以及抢险时进出，同时可兼作自然通风口。

4.3.3 通风设计

综合管沟利用管沟纵坡采用自然通风。每个投料孔外侧处设一预留孔（400×400），在适当的位置以备修建通风洞，排除电缆发热所需的换气次数按5次/h计算，以及为维修管理人员提供不大于40℃的工作环境。

4.3.4 管线引出段设计

管沟内的电力、通信、供水等管线都要求沿途有管道引出。管线引出段均按每隔200 m设置各类型管线的引出段设计，其中供水管道从管沟顶板引出，电力缆线从管沟侧壁引出。

引出段为了有足够的空间和管沟壁引出所需的管道，设计采用扩大断面的方法，让电力电缆和通信管线在管沟内引出而冲突。

4.3.5 交叉口设计

所谓交叉口，是指从干线综合管沟中将各种管线分配至支线综合管沟的特殊断面。交叉口设计必须考虑各种管、线的最小曲率半径，同时也应满足人员通行、维修的需要。该工程为干线综合管沟，不存在与缆线型综合管沟的交叉口。

4.3.6 排水设计

利用管沟纵坡，在2000×2600管沟段内、管沟交叉口内设置集水坑，收集管沟内渗漏水，采用潜污泵提升排出。在照明配电箱内设置潜污泵电源插座，采用液位控制、自动控制水泵。排水管接出综合管沟后就近接入道路雨水检查井。

4.4 综合管沟线形设计

4.4.1 平面线形

庆阳市新区九龙南路综合管沟位于九龙南路道路东西两侧人行道下，沿道路南北向布置。道路东侧管沟内布置给水管道、供热管道，西侧管沟内布置强电、弱电电缆。管沟北起真宁东路交叉口，南至南五路交叉口，两侧管沟总长8 182 m，全线相交道路15处，其中主干道5处，支路10处；相交九龙南路过街管沟29个，相交主地下综合管沟10处。从既有的资料分析，综合管沟位于道路人行道下部，因目前尚无其它地下构筑物，所以其平面布置原则上使支线综合管沟的中心线与道路中心线保持平行。综合管沟的人员检查井、材料投入口等附属设施应布置在人行道的绿化带中，为此在道路设计阶段，还需整合综合管沟出地面设施与人行道绿化带。对断面扩大的管线交叉部位，在设计中应使其尽可能占用人行道下部的地下空间资源。

4.4.2 纵断面设计

为便于雨水、污水及燃气管线穿越，综合管沟的内底埋深2.6 m，其纵断面随人行道纵坡而变化；同时为保证干线综合管沟的排水，其最小纵向坡度维持在0.2%以上；为降低工程造价，根据区域的工程地质条件，在满足纵坡要求的前提下需最大限度地降低开挖深度。由于目前设置干线综合管沟道路地下无其他地下构筑物，今后如与其他地下构筑物相交时，干线综合管沟的纵坡变化不得大于1:3（垂直比水平），并且纵坡变化不能设在平面变化处。人行道处沟顶覆土平均厚度0.4 m，机动车道处沟顶覆土平均厚度0.3 m，综合管沟遇雨水支管处，沟底局部降低0.6 m（管沟深度增加为2.6 m），长度4.0 m。综合管沟交叉口处沟底降低0.4 m（管沟深度增加为2.4 m）。

4.5 综合管沟结构设计

综合管沟采用钢筋混凝土结构，沟壁、沟底采用C25防渗钢筋混凝土整体现浇，抗渗等级S6，人行道处盖板采用C25钢筋混凝土预制，非机动车、机动车道处盖板采用C30钢筋混凝土现浇，管沟垫层采用C10素混凝土，沟壁、沟底混凝土保护层厚度40 mm，盖板混凝土保护层厚度25 mm。钢筋采用采用 HPB235（ф）、HRB335（Φ）级钢筋。地基基础设计等级为丙级。

4.6 综合管沟附属设施

4.6.1 检查井、投料孔及管沟交叉口

两侧管沟共设检查井40个、投料孔30个、管沟交叉口22个。检查井、管沟交叉口入孔700，投料入孔900，入孔筒身采用MU10机井、M10水泥砂浆砌筑，筒身内外壁采用1：2防水水泥砂浆抹面，井盖、井座采用重型钢纤维井盖、井座。入孔内爬梯选用活动式成品铝合金梯。

4.6.2 排水泵

采集运行和故障状态，排水泵根据集水坑液位控制器直接控制，同时设置一个上限报警送PLC，根据具体情况在管沟的交叉口和低洼处设置液位开关，报警信号送PLC。

4.6.3 照明设计

电源220V，由城区低压电网采用电缆埋地引入，管沟内分段设置照明配电箱，各配电箱内均设220V/36V-2000VA变压器，照明器具供电电压为36V安全电压。

4.6.4 电缆敷设

沟内电缆在自用桥架控制电缆档敷设，引出部分穿阻燃型硬质PVC管沿沟壁敷设，塑料卡子固定，线路分支处均采用硬质塑料接线盒，未注明线均为BV-2×2.5-PC16。

4.6.5 接地

沿管沟沟壁上层支架处通设40×4热镀锌扁钢接地线，间隔50 m重复接地一次，各支架须与接地线可靠联结，接地电阻不大于4Ω。

4.6.6 弱电、配电电缆支架设计

管沟内电缆支架沿管沟两侧沟壁设置，一侧为电力电缆支架，间距1 000 mm，共三层，上层为10 kV电缆，下层为0.4 kV电缆；另一侧为通信电缆支架，间距800mm，共六层，材料均为热镀锌角钢。管沟内预留给水管道、供热管道、预留管位位置。

4.6.7 防水

管沟内壁、盖板顶、盖板底采用1∶2防水水泥砂浆灌注；铺设管沟盖板时先在管壁顶设20厚水泥砂浆座浆，再铺盖板，不得干铺；投料孔两侧各设三块可拆卸盖板，盖板顶、管沟外壁顶部600mm范围内采用4mm SBS防水材料铺贴。

4.7 综合管沟防灾

综合管沟是城市重要的生命线工程，一旦发生灾害，不仅会引起综合管沟本身的破坏，而且更为重要的是将威胁到城市的安全、影响城市正常功能的运转。所以综合管沟的防灾具有十分重要的意义和作用。

4.7.1 综合管沟防洪

与其他所有的地下构筑物一样，综合管沟也具有在暴雨阶段受淹的可能性，但又与地下车库、地铁、地下街等地下建筑物所不同，综合管沟的出入口及其他联系综合管沟与地面的设施不仅数量少，而且规模也小，只要在设计中加以充分考虑，则综合管沟的防洪能力将得到很大的提高，达到抵抗50 a一遇暴雨洪水的能力。

4.7.2 综合管沟防恐

作为城市的生命线工程，综合管沟是恐怖活动袭击的对象之一。根据台湾地区及日本等国家综合管沟建设的经验，针对综合管沟的恐怖活动包括对综合管沟实施爆炸、破坏等，而其可能的进入点主要是检查井和投料孔。综合管沟的防恐措施主要是提高监控水平，设计中对人员出入口的监控，并加强对综合管沟的管护。

4.7.3 综合管沟防火

一般情况下，综合管沟不会发生火灾。但为安全起见，综合管沟的防火需要从管理制度上加以防范，综合管沟内严禁吸烟，使用明火必须经过综合管沟管理部门的审批，并在作业完成后，要确保明火熄灭，并必须要有严格的管理制度。通过管理方面的措施，可以有效控制综合管沟火灾、保证基础设施的安全运营。

4.7.4 综合管沟内部空气质量

综合管沟内部的空气质量虽不会对综合管沟构成危险，但有可能对综合管沟内部的作业人员、管理人员的身心健康构成一定的威胁。当有人员进入综合管沟时，必须向控制中心提前（最少2 h前）提出申请，管理部门应加强对综合管沟的监控，包括了对综合管沟内部控制的温湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度、有毒气体含量等关键指标进行监测，一旦超标，则采取相应的通风换气措施，以将空气质量调整至合理的标准。当控制中心确认内部空气质量达到要求后，方能进入。

4.7.5 标识系统

标识系统包括向导标识、管理标识、专业管线标识、注意标识。标识牌应采用不可燃、防潮、防锈类材质制作，字迹应清晰、醒目，即使在一定烟雾浓度下也能看清，以便于在事故情况下引导入沟人员及时缓解灾情或安全撤离现场。

5 结论与评价

综合管沟是新型城市市政基础设施建设现代化的重要标志之一，它避免了由于传统市政管线直埋敷设因维修或扩容而导致道路重复开挖的弊病。同时由于管线不接触土壤和地下水，因此避免了土壤对管线的腐蚀，延长了管线的使用寿命。更重要的是使城市宝贵的地下空间资源得以综合利用，为城市的发展预留了宝贵的地下空间。综合管沟的建设使城市市政基础设施建设上了一个新台阶。综合管沟的建设对优化城市环境、合理利用城市地下空间具有重要意义。通过建设城市综合管沟，加强城市的基础设施建设，形成完善的城市投资硬环境，既可促进庆阳市的经济发展，同时也可带动城市相关产业的发展，可创造良好的城市环境，改善人民的生活条件，提高城市综合服务功能，可以塑造城市新形象，使的基础设施建设与整个城市的长远发展规划融为一体。

[1]Cater E，Gwen Lowman.Ecotourism,a sustainable option John Willey&Son[R],1994，16(2).

[2]唐克丽，贺秀斌.黄土高原生态环境建设与侵蚀环境调控[A].Management of Ecological Environment in the Loess Plateau of China--Proceedings of CCAST(World Laboratory)Workshop[C];1999.

[3]樊建勇.庆阳加快黄土高原绿色生态屏障建设[N].甘肃经济日报,2000.

[4]徐思淑.初论城市地下空间的利用[J].建筑学报,1982，(11):22-24.

[5]徐思淑.利用地下空间是重庆城市发展的必然趋势[J].地下空间,1984,(3):16-18.

[6]童林旭.利用地下空间,实现城市公用设施的现代化[J].地下空间,1985,(4):23-26.

[7]刘军.兰州城乡边缘区形成与发展研究[J].开发研究，2002,(5):47-49.

[8]李朝阳,徐循初.城市道路横断面规划设计研究[J].城市规划汇刊,2001,(2):19-22.

[9]李葱葱.城市地下空间利用规划初探—以重庆城市为例[D].重庆：重庆大学，2003.

[10]汤永净,潘志平,柳昆,侯学渊.上海应加强地下空间开发利用的管理和立法[A].全国城市地下空间学术交流会论文集[C].2004.

[11]武云甫,檀星,王燕敏.综合管沟规划建设刍议[A].城市规划面对面—2005城市规划年会论文集（下）[C]：2005.

[12]焦永达,关龙,黄明利.国内外共同沟建设进展[A].北京市政第一届地铁与地下工程施工技术学术研讨会论文集[C].2005.

[13]刘春彦,徐国忠.我国地下空间开发利用法律研究[A].全国城市地下空间学术交流会论文集[C].2004.

[14]李梁.城市地下空间的“人性化”设计探索[D].天津：天津大学，2004.

[15]王保森.社会空间视角下的广州大学城和谐发展研究[D].上海:同济大学,2007.

[16]陆丽丽.城市地下空间定价与交易研究[D].南京：南京理工大学，2010.